步進電機伺服電機結構

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1、第10章控制電機§10.1概述§10.2步進電動機10.2.1結構10.2.2工作方式10.2.3小步距角的步進電動機§10.3伺服電動機10.3.1交流伺服電動機10.3.2直流伺服電動機前面介紹的異步電動機、直流電動機等都是作為動力使用的，其主要任務是能量轉換，例如將電能轉換為機械能。本章介紹控制電機?！?0.1概述如：伺服機將電壓信號轉換為轉矩和轉速；步進機將脈沖信號轉換為角位移或線位移?？刂齐姍C的主要功能是轉換和傳遞信號?？刂齐姍C的種類很多，本章主要介紹步進機、伺服機。對控制電機的主要要求：動作靈敏、準確、重量輕、體積小、運行可靠、耗電少等?！?0.2

2、步進電動機機理：步進電機是利用電磁鐵原理，將脈沖信號轉換成線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，電機轉動一個角度，帶動機械移動一小段距離。特點：(1)來一個脈沖，轉一個步距角。(2)控制脈沖頻率，可控制電機轉速。(3)改變脈沖順序，改變方向。種類：有勵磁式和反應式兩種。兩種的區(qū)別在于勵磁式步進電機的轉子上有勵磁線圈，反應式步進電機的轉子上沒有勵磁線圈。應用：步進機的應用非常廣泛。如：在數(shù)控機床、自動繪圖儀等設備中都得到應用。下面以反應式步進電機為例說明步進電機的結構和工作原理。10.2.1結構步進機主要由兩部分構成：定子和轉子。它們均由磁性材料構成，其上分別有

3、六個、四個磁極。定子轉子定子繞組定子的六個磁極上有控制繞組，兩個相對的磁極組成一相。注意：這里的相和三相交流電中的“相”的概念不同。步進機通的是直流電脈沖，這主要是指線圖的聯(lián)接和組數(shù)的區(qū)別。ABC定子轉子IAIBIC10.2.2工作方式步進電機的工作方式可分為：三相單三拍、三相單雙六拍、三相雙三拍等。一、三相單三拍（1）三相繞組聯(lián)接方式：Y型（2）三相繞組中的通電順序為：A相?B相?C相通電順序也可以為：A相?C相?B相（3）工作過程化，吸引轉子，使轉子的位置力圖使通電相磁路的磁阻最小，使轉、定子的齒對齊停止轉動。A相通電，A方向的磁通經(jīng)轉子形成閉合回路。若轉

4、子和磁場軸線方向原有一定角度，則在磁場的作用下，轉子被磁A相通電使轉子1、3齒和AA'對齊。CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A3412同理，B相通電，轉子2、4齒和B相軸線對齊，相對A相通電位置轉30?；C相通電再轉30?。1C'342CA'BB'A這種工作方式，因三相繞組中每次只有一相通電，而且，一個循環(huán)周期共包括三個脈沖，所以稱三相單三拍。三相單三拍的特點：（1）每來一個電脈沖，轉子轉過30?。此角稱為步距角，用?S表示。（2）轉子的旋轉方向取決于三相線圈通電的順序，改變通電順序即可改變轉向。二、三相單雙六拍三相繞組的通電順序為：A?AB?B?B

5、C?C?CA?A共六拍。工作過程：A相通電，轉子1、3齒和A相對齊。CA'BB'C'A3412所以轉子轉到兩磁拉力平衡的位置上。相對AA'通電，轉子轉了15°。（1）BB'磁場對2、4齒有磁拉力，該拉力使轉子順時針方向轉動。A、B相同時通電（2）AA'磁場繼續(xù)對1、3齒有拉力。CA'BB'C'A3412總之，每個循環(huán)周期，有六種通電狀態(tài)，所以稱為三相六拍，步距角為15?。CA'BB'C'A3412B相通電，轉子2、4齒和B相對齊，又轉了15?。三、三相雙三拍三相繞組的通電順序為：AB?BC?CA?AB共三拍。AB通電CA'BB'C'A3412CA'BB'C'A

6、3412BC通電以上三種工作方式，三相雙三拍和三相單雙六拍較三相單三拍穩(wěn)定，因此較常采用。工作方式為三相雙三拍時，每通入一個電脈沖，轉子也是轉30?，即?S=30?。CA通電CA'BB'C'A341210.2.3小步距角的步進電動機實際采用的步進電機的步距角多為3度和1.5度，步距角越小，機加工的精度越高。為產(chǎn)生小步距角，定、轉子都做成多齒的，圖中轉子40個齒，定子仍是6個磁極，但每個磁極上也有五個齒。轉子的齒距等于360?/40=9?，齒寬、齒槽各4.5?。為使轉、定子的齒對齊，定子磁極上的小齒，齒寬和齒槽和轉子相同。工作原理：假設是單三拍通電工作方式。（1

7、）A相通電時，定子A相的五個小齒和轉子對齊。此時，B相和A相空間差120?，含120?/9?=齒A相和C相差240?，含240?/9?=個齒。所以，A相的轉子、定子的五個小齒對齊時，B相、C相不能對齊，B相的轉子、定子相差1/3個齒（3?），C相的轉子、定子相差2/3個齒（6?）。若工作方式改為三相六拍，則每通一個電脈沖，轉子只轉1.5?。異步機的轉動方向仍由相序決定。同理，C相通電再轉3?……（2）A相斷電、B相通電后，轉子只需轉過1/3個齒（3?），使B相轉子、定子對齊。f：電脈沖的頻率轉速步進機通過一個電脈沖,轉子轉過的角度,稱為步距角。m:一個周期的運

8、行拍數(shù)Zr：轉子齒數(shù)如：Zr=40,m